JP2011142931A - 超音波プローブ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波を送信し、同じ前記超音波振動子で前記超音波エコーを受信する第2のモードのときに、前記超音波エコーを受信した前記超音波振動子それぞれからの出力を受けて、それぞれの位相を整える複数のビームフォーマと、複数の超音波振動子を前記超音波を送信する群と、前記超音波エコーを受信する群とに分けて動作する第1のモードのときに、前記超音波エコーを受信した前記超音波振動子それぞれからの出力を受けて、同じ位相の前記出力どうしを選択して出力するマトリックススイッチと、前記第2のモードのときに、前記ビームフォーマそれぞれにより同位相にグループごとに加算して出力し、前記第1のモードのときに、前記マトリックススイッチの出力を、同じ位相ごとにグループにまとめて加算して出力する複数の加算器とを備える。
【選択図】図1
Description
まず、第1の実施形態に係る超音波プローブの構成について図1を参照しながら説明する。プローブコネクタ12から超音波診断装置本体2までの構成は、図9に示した従来の超音波診断装置の構成と同様となっている。ここでは、本願発明の特徴である超音波プローブ1の構成について詳細に説明する。
次に本実施形態に係る超音波プローブ1の第1のモードでの動作について、図3を参照しながら説明する。図3は、本発明に係る超音波プローブの動作を示すフローチャートである。
まず、本体制御回路21は、操作パネル20からの操作者による指定を受け、超音波診断装置の動作モードをSCWモードに変更する。このとき、超音波振動子群102を、超音波を受信する領域Aと超音波を送信する領域Bとに分ける領域制御信号もあわせて作成する。
次に、本体制御回路21は、操作パネル20からの操作者による観測点の指定を受け、超音波振動子群102を構成する各超音波振動子と該観測点との距離から、超音波を送信する領域Bの各超音波振動子に対応する送信遅延時間と超音波を受信する領域Aの各超音波振動子に対応する受信遅延時間を算出する。
超音波を受信する領域Aの各超音波振動子に対応する受信遅延時間を算出したら、本体制御回路21は、本体プリアンプ群240の各プリアンプ(例えばプリアンプCh1〜Ch3)に受信遅延時間(例えばtd1〜td3)を対応付け、本体プリアンプ群240のプリアンプそれぞれに、対応付けた遅延時間を持つ信号が入力されるように超音波プローブ1に含まれるマトリックススイッチ1044を制御するマトリックススイッチ切替信号を作成する。
次に、本体制御回路21は、算出した送信遅延時間及び受信遅延時間と、領域制御信号と、動作モード、及び、マトリックススイッチ切替信号とを、プローブ制御データとして、プローブコネクタ内制御回路120を介しプローブハンドル内制御回路100aに送信する。プローブハンドル内制御回路100aは、本体制御回路21からプローブ制御データを受信すると、まずプローブ制御データ内の領域制御信号を基に、超音波振動子群102を、超音波を受信する領域Aと超音波を送信する領域Bとに分ける。
次に、プローブハンドル内制御回路100aは、プローブ制御データ内の送信遅延時間を基に送信タイミングパルスを生成し、パルサー群101に送信する。
パルサー群101は、プローブハンドル内制御回路100aから受信した送信タイミングパルスを基に、送信パルスを超音波振動子群102の各超音波振動子に送信し、送信ビームを生成する。なお、ステップS51及びステップS61に係る処理は、従来技術と同様である。
プローブハンドル内制御回路100aは、ステップS51及びステップS61に係る処理とあわせて、プローブ制御データ内の動作モードを基に、バイパススイッチ1043の切替えを切替制御手段1001に指示する。切替制御手段1001は、動作モード(この場合は第1の動作モードとなる)を基にバイパススイッチ1043をバイパス信号線側に切替える。
また、プローブハンドル内制御回路100aは、プローブ制御データ内の受信遅延時間及びマトリックススイッチ切替信号を基に、マトリックススイッチ1044の切替えを切替制御手段1001に指示する。切替制御手段1001は、受信遅延時間及びマトリックススイッチ切替信号を基に、各超音波振動子からプリアンプ群103を経て出力される信号のうち、同じ位相を示す信号が所定の加算器1042に出力されるようにマトリックススイッチ1044を切替える。
次に、超音波を送信する領域Bの各超音波振動子から送信ビームが送信され、その反射波が超音波を受信する領域Aの対応する超音波振動子で受信される。領域Aの超音波振動子で受信された超音波エコー信号は、プリアンプ群103で増幅され、バイパススイッチ1043の切替によりバイパス信号線側を通過し、マトリックススイッチ1044に入力される。
本体プリアンプ群240は、受信信号を増幅し本体受信遅延加算回路241に入力する。このとき、本体制御回路21は、マトリックススイッチ1044の制御に対応して、本体プリアンプ群240の各プリアンプに受信遅延時間を対応させ、本体受信遅延加算回路241に遅延処理を指示する。本体受信遅延加算回路241は、本体制御回路21からの指示に従い、各プリアンプからの信号に対し遅延処理を施し、加算したうえで信号処理部25に出力する。本体受信遅延加算回路241から出力された信号は、信号処理部25で信号処理されたうえで、画像処理部26にて超音波画像に変換され、表示部27に表示される。
その後、操作パネル20から操作者により観測点の変更が指示された場合(ステップS9、Y)、新たに指定された観測点に対し、送信遅延時間及び受信遅延時間を算出しなおし、新たな観測点に対する処理を実行する。観測点の変更に係る指示が無い場合(ステップS9、N)、処理を終了する。
次に変形例1に係る超音波プローブの構成について、図4及び図5を参照しながら説明する。図4は、変形例1に係る超音波プローブにおけるチャネル制御回路104bのブロック図である。また図5は、変形例1に係るチャネル制御回路104bの動作を説明するための図である。なお、変形例1に係る超音波プローブの説明では、第1の実施形態に係る超音波プローブと異なる切替制御手段1001及びマトリックススイッチ1044の第1のモードでの動作に着目して説明する(第2のモードでの動作は第1の実施形態と同様である)。
次に変形例2に係る超音波プローブの構成について、図6を参照しながら説明する。図6は、変形例2に係る超音波プローブにおけるチャネル制御回路104cのブロック図である。なお、変形例2に係る超音波プローブの説明では、第1の実施形態及び変形例1に係る超音波プローブと異なるプリアンプ群103及びバイパススイッチ1043の構成と、切替制御手段1001及びマトリックススイッチ1044の第1のモードでの動作に着目して説明する(第2のモードでの動作は第1の実施形態と同様である)。
100、100a プローブハンドル内制御回路 101 パルサー群
102 超音波振動子群 103、103a プリアンプ群
104、104a、104b、104c チャネル制御回路
1041 サブアレイ受信ビームフォーマ群 1042 加算器
1043 バイパススイッチ 1044 マトリックススイッチ
11 プローブケーブル 12 プローブコネクタ
120 プローブコネクタ内制御回路 121 電子回路群
2 超音波診断装置本体 20 操作パネル 21 本体制御回路
220 本体送信遅延回路 221 本体パルサー群
23 本体側プローブコネクタ
240 本体プリアンプ群 241 本体受信遅延加算回路
25 信号処理部 26 画像処理部 27 表示部
Claims (4)
- 超音波を送信し、被検体内で反射される超音波エコーを受信する二次元に配列された複数の超音波振動子を有し、前記複数の超音波振動子を、前記超音波を送信する群と前記超音波エコーを受信する群とに分けて動作する第1のモードと、前記超音波を送信し、同じ前記超音波振動子で前記超音波エコーを受信する第2のモードとで動作する超音波プローブであって、
前記第2のモードで動作するときに、前記超音波エコーを受信した前記超音波振動子それぞれからの出力を受けて、それぞれの位相をそろえる複数のビームフォーマと、
前記第1のモードで動作するときに、前記超音波エコーを受信した前記超音波振動子それぞれからの出力を受けて、同じ位相の前記出力同士を選択して出力するマトリックススイッチと、
前記第2のモードで動作するときに、前記ビームフォーマそれぞれの出力を、前記ビームフォーマそれぞれにより同じ位相にそろえられたグループごとに加算して出力し、前記第1のモードで動作するときに、前記マトリックススイッチの出力を、同じ位相のグループにまとめて加算して出力する複数の加算器とを備えることを特徴とする超音波プローブ。 - 二次元に配列された複数の超音波振動子により構成された超音波振動子群と、前記超音波振動子群を用いて超音波を送信し、被検体内で反射され受信される超音波エコーを前記超音波振動子ごとに増幅するプリアンプと、前記プリアンプが増幅した超音波エコーに遅延処理を施し、前記超音波振動子群に含まれる複数の前記超音波振動子から出力された前記超音波エコーの位相をそろえるビームフォーマ群とを備え、受信した前記超音波エコーを超音波診断装置に出力する超音波プローブであって、更に、
前記複数の超音波振動子を、超音波を送信する複数の超音波振動子と超音波を受信する複数の超音波振動子とに分けて超音波を送受信する第1のモードで動作する場合に、前記ビームフォーマをバイパスした信号を出力し、同じ超音波振動子で超音波の送受信を行う第2のモードで動作する場合に、前記ビームフォーマからの信号を出力する切替手段と、
複数の前記切替手段から出力される信号を同じ位相のグループにまとめて加算して出力する加算器と、
前記切替手段と前記加算器との間に介在し、前記第1のモードで動作する場合に、前記切替手段からの出力が、同じ位相の種類ごとに、異なる前記加算器に入力されるように制御するマトリックススイッチとを備えることを特徴とする超音波プローブ。 - 前記超音波を受信する複数の超音波振動子を、1以上の前記超音波振動子を含む2以上のサブグループに分け、前記サブグループごとに、前記ビームフォーマ群と、前記切替手段と、前記マトリックススイッチと、前記加算器との組み合わせを配置し、
前記第1のモードで動作する場合に、前記マトリックススイッチが、前記サブグループに含まれる前記切替手段からの出力を、同じ位相の種類ごとに、異なる前記加算器に入力されるように制御することを特徴とする請求項2に記載の超音波プローブ。 - 更に一部の前記プリアンプが、前記超音波振動から出力される超音波エコーの位相を反転して出力し、
前記切替手段は、前記第1のモードで動作する場合に、前記ビームフォーマをバイパスした信号及び前記プリアンプが前記超音波エコーの位相を反転した信号のいずれかを出力し、
前記マトリックススイッチは、前記第1のモードで動作する場合に、前記切替手段からの前記ビームフォーマをバイパスした出力及び前記プリアンプが前記超音波エコーの位相を反転した出力を、同じ位相の種類ごとに、異なる前記加算器に入力されるように制御することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の超音波プローブ。
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